Орындаған : Балтабай А.А БТ-31 Тексерген : Шайбек А.Ж Ақуыз фолдингі Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым Министрлігі Е.А.Бөкетов атындағы Қарағанды Мемлекеттік Университеті
Ақуыздің сипаттамасы Ақуыздың құрамы Ақуыздардың жіктелуі Ақуыздардың құрылысы Құрылым деңгейлері Денетурация Ақуыз фолдингі
Ақуыздар – тірі жасушаның негізгі құрамдық бірлігі. Клетканың құрғақ массасының 50-80% ақуыз болып келеді. Ақуыздардың химиялық құрамы әр түрлі.Ақуыз – полимер, оның молекуласы көптеген аминқышқылдарының молекулаларынан, яғни мономерлерден тұрады. Ақуыздардың құрамына 20 аминқышқылы кіреді. Олардың әрқайсысында бір-бірінен ерекшелендіретін карбоксил тобы ( COOH), амин тобы ( NH2) және радикал болады. Ақуыз молекуласында аминқышқылдары өзара берік пептидті байланыспен (- CO – NH -) байланысқан.
Ақуыз молекуласындағы а- аминқышқылдары қалдықтарының саны әр түрлі болады, кейде бірнеше мыңға дейін жетеді. Әр ақуызда а- аминқышқылдары тек осы ақуызға ғана тән ретімен орналасады. Олардың молекулалық массалары бірнеше мыңнан миллионға дейін жетеді. Мысалы, жұмыртқа ақуызының молекулалық массасы 36000, бұлшық ет ақуызының молекулалық массасы — 150000, адам гемоглобині 67000, ал көптеген ақуыздардікі > 300000 шамасында. Олар, негізінен, көміртек (50—55%), оттек (20—24%), азот (15—19%), сутектен (6—7%) тұрады.
Аталуы Құрылымы Мағынасы Глицин Гли Аланин Ала Валин Вал Лейцин Лей Изолейцин Иле СЕРИН СЕР ТРЕОНИН ТРЕ ЦИСТЕИН ЦИС МЕТИОНИН МЕТ ЛИЗИН ЛИЗ
АРГИНИН АРГ АСПАРАГИН ҚЫШҚЫЛЫ АСП АСПАРАГИН АСН ГЛУТАМИН ҚЫШҚЫЛЫ ГЛУ ГЛУТАМИН ГЛН ФЕНИЛАЛАНИН ФЕН ТИРОЗИН ТИР ТРИПТОФАН ТРИ ГИСТИДИН ГИС ПРОЛИН ПРО
Ақуыз жасуша құрамына кіретін тірі құрылымдар – ядро, митохондрия, рибосома, цитоплазма негіздерін құрайды. Сондықтан ол организмде үлкен орын алады. Ақуыз – бүкіл тірі организмнің негізгі қорегі. Ол жасуша протоплазмасын құрумен қатар, организмдегі көптеген тіршілік кұбылыстарына – тамақтану, өсу, көбею, тітіркену, козғалу, тыныс алу процестеріне тікелей қатысады.
қарапайым ақуыздар – протеиндер ( альбуминдер, глобулиндер, гистондар, глутелиндер, проламиндер, протаминдер, протеноидтар ); күрделі ақуыздар – протеидтер ( гликопротеидтер, нуклеопротеидтер, липопротеидтер, фосфопротеидтер ). Бұлардың құрамында амин қышқылдарынан басқа заттар да болады. Ақуыздардың барлығы екі топқа бөлінеді
Біріншісі – шар тәрізді домалақ – глобулярлы ақуыздар. Бұларға альбуминдер, глобулиндер, гемоглобин, пепсин және өсімдік жасушасының ақуыздары жатады Екіншісі фибриллярлық ( талшық тәріздес ) ақуыздар. Бұларға бұлшық ет ақуызы – миозин, актин, сіңір ақуызы – коллаген және малдың жүні мен піллә жібегі ақуыздары жатады.
Белоктың моделі Аминқышқылының моделі Белоктардың молекулалары – аминқышқылдарының тізбектерінен құралған
Ақуыздың түзілуі - бұл өте күрделі жасушадағы ұсақ бөлшектер рибосомаларда жүретін процесс. Қашан, қанша және қандай ақуыз түзілуі керектігі жайлы мәлімет жасуша ядросындағы ДНҚ, РНҚ арқылы жеткізіледі.
катализдік ( ферменттер ) тасымалдаушы (гемоглобин) қорғағыш (иммуноглобулин) жиырылғыш (миозин) құрылымдық ( коллаген,фиброин ) реттегіштік ( инсулин,гормондар ) қоректік Энергетикалық қуат көзі
Бірінші реттік Екінші реттік Үшінші реттік Төртінші реттік ( аминқышқылының тізбегі ) ( α – орама )
Полипептидтік тізбектегі аминқышқылдары қалдықтарының қатаң тәртіппен бірінен кейін бірінің орналасуын бірініші реттік құрылым анықтайды. Ақуызды құрайтын жүздеген, мыңдаған, миллиондаған а- аминқышқылдарының қалдықтары өзара пептидтік байланыс (— CO — NH —) арқылы жалғасады.
Ақуыздардың көбінің кеңістікте спираль тәрізді оратылуы екінші реттік құрылым деп аталады. Бұл құрылым, негізінен, спираль оралымдарында орналасқан — CO...HN— арасындағы сутектік байланыстар арқылы іске асады. Шиыршықтың бір орамында 3 және 5 аминқышқылдарының қалдықтары болады. Оралымдардың арақашықтықтары 0,54 нм
Ақуыздық оралма тектес молекуласы биологиялық процестердің әсерінен, молекула арасындағы сутектік байланыс, — S—S— дисульфид көпіршесі, күрделі эфирлік көпірше және бүйір тізбектегі анион мен катиондар арасындағы иондық байланыстар арқылы өзара байланысады да, өте күрделі үшінші реттік құрылым түзіледі. Бұл кезде оралма құндақталып, шумаққа айналады. Үшінші реттік құрылым ақуыздың өзіне тән қасиеттері мен белсенділігіне жауап береді.
Ақуыз молекуласы тек қана бір полипептидік тізбектен тұрса, оның құрылымдары бірінші, екінші және үшінші реттік болады. Ал ақуыз молекуласы екі және одан да көп полипепидік тізбектен құралса, онда төртінші реттік құрылым түзіледі. Төртінші реттік құрылым — кейбір ақуыздарда бірнеше полипептидтік тізбектердің бір-бірімен күрделі кешенді комплекстерге бірігуі. Мысалы, гемоглобин құрамына 141 аминқышқылының қалдығы кіретін төрт полипетидтік тізбектен және құрамында темір атомы бар ақуызды емес бөлшек гемнен комплекс түзеді. Гемоглобин тек осы құрылымда ғана оттекті тасымалдай алады.
Амин қышқылдарының орналасу реті ақуыз молекуласының пішінін анықтайтын жалғыз белгі емес. Жасушада ақуыздың фолдингіне белсене қатысатын арнаулы молекулалар да болады. Осындай ақуыз фолдингіне қатысатын молекулалар жиынтықтарын бірнеше типтерге бөледі. Мысалы, ақуыз фолдингі қарқынын арттыратын молекулалар – фолдинг катализаторлары деп аталса, ақуыз пішінін өзгертуге ат салысатындары – фолдинг шаперондары делінеді.
Шаперондік роль атқаратын молекулаларының төрт типі белгілі : 1. Ақуыздардың дұрыс фолдингін қамтамасыз ететін молекулалар ( фолдинг - шаперондары – folding chaperones) 2. Жартылай ұйыған ақуыз молекуласын білгілі бір қалыпта ұстап тұру үшін жаратылған молекулалар ( ұстап тұрғыш шаперондар - holding chaperones) 3. Дұрыс емес пішінді ақуыздарды айналдыратын шаперондар ( дезагрегациялаушы шаперондар – disaggregating chaperones) 4. Жасушалар мембраналары арқылы тасымалданатын ақуыздарға ілесетін шаперондар ( секреторлық шаперондар – secretory chaperones)
Фолдинг-шаперондары ақуыздардың дұрыс конформация қабылдауына көмектеседі. Олардың көбісі кішігірім қанттық немесе петидтік негіздерден тұрады. Айталық, қандай да бір қондырғының жиналуы барысында, олардың бөлшектерінің қозғалмай тұруы үшін, қатырма (фиксатор) ретінде арнайы тартқыштар,бекіткіштер, скобалар сияқты қосалқы заттар қолданылады. Көлемі шағын келетін фолдинг-шаперон молекулалары, ақуыз синтезі конвейерінде жүретін ə ртүрлі кезеңдерінде осындай лайықты қызметтерін атқарып отырады. Егерде ақуыздар қажетті пішіндерін алмаған болса, бұл шаперондардың тиісті қызметтерін атқармағандығын білдіреді ж ə не қосындылар депаталатын ерімейтін агрегаттар түрінде жинақтала береді.
Жасуша құрамында су мөлшері көп болатыны белгілі. Мұның ішіндегі молекулалар көбінесе зарядталған, яғни гидрофильді болып келсе, ал зарядталмағандары гидрофобты деп аталады. Ұзына бойына тізбектеле орналасқан ақуыз құрылымында гидрофильді бөліктері мен гидрофобты тұстары да кездеседі. Сулы орта жағдайында ақуыздың гидрофобты жасушалы бөлігі ақуыз молекуласының ішкі жағына қарай ығысып, сырт жаққа гидрофильді бөліктерін қояды ж ə не олар су молекулаларымен ə рекетке түседі. Көлемі шағын келетін фолдинг-шаперон молекулаларының негізгі қызметтері – ақуыздың гидрофобты бетімен ə рекетке түсу арқылы оларды зарядтау, немесе керісінше – қажетті жағдайда зарядталған бөліктерін бүркеу арқылы ақуыздардың дұрыс пішінге ие болуларын қамтамасыз ету.
Ұстап тұрғыш шаперондар, фолдинг шаперондары босап, ақуыздармен өз қызметтерін бастағанға дейін, ақуыздарды тұтып-сақтап тұратын резервуар қызметін атқарады. Ұстап тұрғыш шаперондары, жасуша ішіндегі жағдай ақуыздың дұрыс фолдингін қамтамасыз ете алатын д ə режеге жеткенше, ақуыздарға қажетті химиялық ж ə не жылулық ортаны жасап тұрады. Бұл, жасушаның ақуыздың қате фолдингінің жүрмеуін қамтамасыз ету үшін пайдаланатын механизмдерінің біреуі. Екінші механизмі дезагрегациялаушы шаперондарды пайдалануға байланысты. Дезагрегациялаушы шаперондар қате фолдинг жүрген ақуыздарды ( дұрыс түзілмеген ) рефолдинг ( қайта шешу ) қызметін атқарады. Олар жасушадағы дұрыс түзілмеген ақуыздарды бақылап, қажетсіз өнімдерден тазарту ( утилизация) қызметін атқарады. Осындай механизмнің бар болғанымен, жасушада ақуыздардың белгілі бір пайызы қажетсіз қалдық қосындылары ретінде жиналып қалады. Мұндай қалдықтар жасушада кішігірім тығыз түйіршіктер ретінде байқалыптұрады.
Шаперондардың ерекше қасиеттері қатарына, олардың молекулаларының бір ғана ақуыз фолдингін басқармайтындығын айтуға болады. Ақуыздың қате фолдингі н ə тижесін талдаумен айналысқан ғалымдар, кездейсоқ жағдайда бұзылған молекула арасынан, шаперондардың құрылымымен ұқсастарын тапқан. Олар қате ақуыз н ə тижелерін түзетуші молекулаларын анықтаған. Сондықтан, шаперондар тегінің универсалдығын негізге ала отырып, оны қандай да бір ортадағы ақуыздардың қате фолдингі н ə тижелерін түзету мақсатындағы биоинженерлік жұмыстарында пайдалануға болады деген қортындыға келуге болады.
